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Synchronmotor

Drehstrom

Der Spannungsverlauf einer sinusförmigen Wechselspannung wird in graphischen Darstellungen meist nicht gegen die Zeit, sondern gegen die Gradzahl aufgetragen. Wie wir in den Kapiteln zu Generatoren noch sehen werden, ergibt sich das aus der gleichförmigen Drehbewegung des Rotors derartiger Maschinen:

Sinusförmige Wechselspannung
Abbildung 1:
Spannungsverlauf einer sinusförmigen Wechselspannung:
Eine Periode ergibt sich zu 360°.
Drehstrom, auch Dreiphasenwechselstrom oder Dreiphasenwechselspannung genannt, besteht aus drei einzelnen Wechselspannungen mit gleicher Frequenz und einer Phasenverschiebung um jeweils 120 Grad (=360° / 3):

3-Phasen Drehstrom
Abbildung 2:
3-Phasen Drehstrom:

Die drei einzelnen Spannungen werden dabei in separaten Drähten mit einer gemeinsamen Masseleitung ("Minuspol") geführt. Es kommt beim Drehstrom nicht zur Überlagerung der einzelnen Spannungen. Diese Überlagerung (Kurzschluss) würde zu jedem Zeitpunkt eine Spannung von Null Volt ergeben. Eine einzelne spannungführende Leitung einer derartigen Anordnung bezeichnet man auch als Phase.

Dreiphasen-Synchronmotor

Mit den drei Phasen des Drehstromes können Elektromotoren betrieben werden. Dazu wird jede Phase mit einem Spulenpaar (oder einer einzelnen Spule) verbunden, wodurch in jeder Spule ein sich in der Stärke und Polarität änderndes magnetisches Feld erzeugt wird. Durch den Wechsel der Magnetfelder wird ein magnetisches Drehfeld erzeugt. In diesem "wandern" die magnetischen Pole um die Motorachse herum. Der elektrisch oder permanenterregte Rotor wird von diesem rotierenden Magnetfeld mitgezogen. Die Drehung erfolgt synchron zu der Drehgeschwindigkeit des Magnetfeldes. Die Drehzahl des Motors ist damit durch die Frequenz des Drehstromes und die Anzahl der Pole von Stator und Rotor vorgegeben. Ist die Frequenz des Drehstromes höher als die Bauart bedingte Drehzahl, beginnt der Motor wie ein zu schnell angesteuerter Schrittmotor zu zittern und dreht sich nicht weiter.
Wird ein Permanentmagnet als Rotor verwendet, benötigt ein derartige Motor keine Schleifkontakte und arbeitet damit nahezu verschleißfrei. Solche Motoren werden als bürstenlos (englisch: brushless) bezeichnet.

3-Phasen Synchronmotor, Animation
Abbildung 3: (Animation starten.)
3-Phasen Synchronmotor:
Bei dieser Anordnung aus drei Spulenpaaren und einem zweipoligen Rotor entspricht die Drehzahl der Frequenz der anliegenden Wechselspannung. Würden 6 Spulenpaare verbaut, käme man auf die halbe Drehzahl.


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